Koklama Duyusu ve Evrimi
Koku duyusunun ilk olarak ne zaman ortaya çıktığını tam olarak bilemesekte, yaklaşık olarak Kambriyen Patlaması ve sonrasında çok hücrelilerde özelleşme meydana gelmeye başlamasıyla bazı hücrelerin etraftaki kimyasalları ayırt edecek şekilde evrimleştiği bilinmektedir. Bu da yaklaşık olarak 542 milyon yıl öncesine işaret etmektedir.
Omurgalıların karaları işgal etmeye başlamasıyla birlikte, günümüzdeki türlerin evrimine yol açacak olan evrimsel tarihin içerisinde koklama çok önemli bir rol oynamıştır. Öyle ki günümüzdeki insan beyninin temellerini barındıran memeli beyinlerinin evriminin koklamaya bağlı olarak özellikle gerçekleştiği düşünülmektedir. 190 milyon yıl önce yaşamış, bilinen en eski memeli türlerinden olan Morganucodon oehleri ile Hadrocodium wui türlerinin fosillerinde yapılan analizler, koku ile beyin evrimi arasında önemli ilişkiler ortaya koymuştur. Bu çalışmalar sonucunda; günümüz memelileri, memelilerin atası konumundaki türlere göre özellikle koklama bölgesinde ciddi bir evrimsel değişiklik tespit edilmiştir.
Sinekler ve Koku Algılama
İdrardaki, terdeki ve çürüyen etteki amonyak kokusu insanlara iğrenç geliyor olabilir ancak birçok böcek için amonyak çok çekici bir kokudur. Araştırmacılar böceklerin bu kokuyu nasıl aldığını anladıklarını söylediler. Bu keşif, ileride sinekleri uzaklaştırmak için geliştirilebilecek yeni teknolojilere ön ayak olabilir.
Koku duyusu son derece önemli bir duyudur. Memelilerin genetik kodlarının üçte biri, burunlarında bulunan koku reseptörlerine ayrılmış durumda. Burnumuzda yaklaşık 1 trilyon farklı kokuyu almamıza imkan veren 1000’den fazla farklı türde sahip koku reseptörü bulunuyor. Hepimizin bildiği gibi, sineklerin burnu yoktur. Kokuyu, antenleriyle alırlar. Her anten, ‘sensilla’ adı verilen minik tüylerle kaplıdır. Her sensillada birkaç nöron (sinir hücresi) bulunur. Her nöron, bir tür koku reseptörü olarak çalışır ve iki ana kategoride sınıflandırılırlar.
Yeni ve Özel Bir Reseptör
Sinir Bilimci (Nörolog) olan Karen Menuz ve meslektaşlarının Current Biology dergisinde yayınladıkları çalışmada amonyak kokusu almaya adanmış yeni bir tür koku nöronu bulunduğu ortaya koyuldu. Ayrıca, bu nöronun kullandığı reseptör, bilinen diğer koku reseptörlerine hiç benzememekteydi.
Sinekler ve diğer böcekler, besin kaynaklarını amonyak kokusunu takip ederek buluyor. Birçok zararlı böcek de meyve ve tarım ürünlerini istila etmek için aynı şeyi yapıyor. Menuz, “Bir koku, bir reseptöre bağlandığında hücre depolarize oluyor ve böceğe ‘Hey, aradığın koku burada!” diyen bir sinyal gönderiyor.
Amaç Böcekleri Uzak Tutmak
Böceklerin amonyak kokusunu nasıl algıladığını tam olarak bilmek, onların bu kokuyu takip etmelerini ve insanları ve ekinleri bulmalarını engellemenin etkin yollarını keşfetmemizi sağlayabilir. Menuz ve meslektaşları, sineğin antenindeki nöronları tek tek ayırdılar ve amonyak kokusunu serbest bıraktılar. Sensilladaki üç nöron türünü ayrı ayrı ayrıştırdılar fakat bu nöronların amonyağa tepki vermediğini gördüler. Oysa sineğin amonyak kokusu aldığı açıkça belliydi. Araştırmacılar bu nedenle bilmedikleri dördüncü bir koku nöronunun olduğuna karar verdiler. Sonunda da bu koku nöronunu buldular, ancak üzerinde alışılageldik koku reseptörleri bulunmuyordu. Bu nöronun, hücrenin içine ve dışına amonyağın girmesine izin verdiği bilinen bir molekül olan amonyak taşıyıcı reseptörü (Amt) ile kaplı olduğunu gördüler.
Bir Amonyak Reseptörü Olarak: Amt Reseptörü
Amt, amonyağı saptamak için kanonik olmayan bir reseptör kullanma olasılığını artırır. Amonyum taşıyıcıların bu rolü yerine getirip getiremeyeceğini merak ettiler. Diğer türlerdeki amonyum taşıyıcıları, amonyum için oldukça seçicidir ve daha büyük aminleri çok az taşır veya hiç taşımaz. Ayrıca, amonyum taşıyıcılar elektrojeniktir ve içe doğru NH4+ akımlarına aracılık eder.
Amt’nin bir amonyak reseptörü olarak işlev görüp görmediğini belirlemek için amonyağa duyarsız nöronlarda ektopik olarak Amt ifade edildi ve nöronlardaki Amt ifadesinin, kontrollerde bulunmayan amonyağa güçlü anten lobu kalsiyum tepkileri verdiğini buldular. Bu veriler amonyak için koku alma reseptörü olduğunu gösterir.
Bir taşıyıcı molekülün koku alıcısı olarak da görev yapabileceği bilinmiyordu. Ama sonuç ilginç ki böyle çıktı. Araştırmacılar sadece bu tür nöronları seçip öldürdüklerinde, sinekler amonyağa hiç tepki vermedi. Buna ek olarak, normalde amonyağa tepki vermeyen koku nöronlarının yüzeyine ‘Amt’ eklendiğinde, bu nöronlar da amonyağa tepki vermeye başladılar.
Araştırma ekibi şimdi sivrisineklerin de amonyak kokusu almak için aynı sistemi kullanıp kullanmadığını öğrenmeye çalışıyor. Amt reseptörleri hem sivrisinekler hem de sinekler tarafından kullanılıyorsa, tüm böcekler tarafından da kullanıldığı düşünülebilir ve Amt’yi engelleyecek yollar geliştirerek hem insanları hem de tarım mahsüllerini amonyağa gelen zararlılardan korumak mümkün olabilir.
Kaynakça
Vulpe, A., Kim, H. S., Ballou, S., Wu, S.-T., Grabe, V., Cesar Nava Gonzales, Liang, T. Y., Sachse, S., Jeanne, J. M., Su, C.-Y., & Menuz, K. (2021). An ammonium transporter is a non-canonical olfactory receptor for ammonia. 31(15), 3382-3390.e7. https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.05.025
Çağrı Mert Bakırcı. (2011, July 27). Duyular – 1: Koku – Kendi Kokumuz, Feromonlar ve Parfümler. Evrim Ağacı; Evrim Ağacı. https://evrimagaci.org/duyular-1-koku-kendi-kokumuz-feromonlar-ve-parfumler-180
Popular Science. (Aralık 2021). Sayı: 116. Sayfa: 38.
